Download "Hücrelerde gerçekleşen yapım, yıkım ve dönüşüm olaylarının bütününe metabolizma denir."
1 METABOLİZMA ve ENZİMLER METABOLİZMA Hücrelerde gerçekleşen yapım, yıkım ve dönüşüm olaylarının bütününe metabolizma denir. A. ÖZÜMLEME (ANABOLİZMA) Metabolizmanın yapım reaksiyonlarıdır. Bu tür olaylara anabolizma, asimilasyon ve sentez gibi isimler de verilir. Fotosentez, protein sentezi, nükleik asit sentezi, yağ sentezi ve kompleks şekerlerin sentezi önemli özümleme olaylarıdır. B. YADIMLAMA (KATABOLİZMA) Metabolizmanın yıkım reaksiyonlarıdır. Bu tür olaylara katabolizma, disimilasyon gibi isimlerde verilir Her çeşit sindirim, fermentasyon ve solunum en önemli yadımlama olaylarıdır. Bazal Metabolizma : Bazal metabolizma, 12 saat zarfında besin almamış, tam istirahat halinde, uyanıkken ve ısısı değişken olmayan bir ortamda bulunan kişinin tükettiği enerjiye denir. Bazal metabolizma dinlenme anında tüketilen oksijen miktarının ölçülmesiyle hesaplanır.
2 C. ATP VE SENTEZ YOLLARI Bir enerji molekülü olan ATP üç çeşit molekülden meydana gelmiştir. Bunlar; 1. Adenin (azotlu organik baz) 2. Riboz (5 karbonlu şeker) 3. Fosforik asit (H 3 PO 4 ) tir. ATP sentezine fosforilasyon denir. Tüm canlı sistemlerde enerjinin ATP yapısında tutulması dört yolla olur. 1. Substrat Düzeyinde Fosforilasyon ADP molekülü yüksek enerji potansiyeline sahip molekülle direkt ilişkiye girer. Glikoliz olayında ve mitokondrideki krebs devrinde gerçekleşir. 2. Oksidatif Fosforilasyon Enerji verici besin maddelerinin yıkımından oluşan yüksek enerjili elektronların enerjileri, mitokondrilerde ETS'den oksijene iletilirken ATP'nin sentezlenmesidir. Oksijenli solunumda görülür. 3. Fotofosforilasyon Işık yardımıyla ADP ye fosfat bağlanmasına denir. Klorofile sahip hücrelerde, fotosentez sırasında meydana gelir. ETS kullanılır. 4. Kemosentetik Fosforilasyon Kemosentez reaksiyonlarında açığa çıkan enerji ile ATP sentezi yapılmasıdır. Sadece bazı bakteri türlerinde gerçekleştirilir.
3 ENZİMLER ve ÖZELLİKLERİ Enzimler, canlılarda devam etmekte olan binlerce reaksiyonu hızlandıran biyolojik katalizörlerdir. A. ENZİMLERİN KİMYASAL YAPISI Enzimler yapılarına göre iki gruba ayrılır. 1. Basit enzimler Sadece protein molekülünden oluşurlar. 2. Bileşik enzimler Protein yapısına protein olmayan kofaktör veya koenzim denen yapıların bağlı olduğu enzimlerdir. Bunlara holoenzim de denir. Şekil : Enzimlerin Genel Yapısı İkinci gruba giren enzimlerde protein özelliğinde olan ve yalnızca amino asitlerden oluşan taşıyıcı kısma apoenzim, buna bağlı protein olmayan gruba ise koenzim adı verilir. Enzimlerin çoğu bileşik yapıdadır. Koenzim olmadan protein kısım iş göremez.
4 Koenzim olarak; bazı vitaminler ve bazı mineraller (kofaktör) olmak üzere iki molekül çeşidinin herhangi birisi görev yapabilir. Prostetik grup : Organik bileşiklerdir. Apoenzim e devamlı bağlı kalırlar. Örneğin katalaz enziminin prostetik grubu hem isimli bir moleküldür. Vitaminler : Organik bileşik olan bu yapılar geçici olarak Apoenzime bağlanırlar. Metal iyonlar : Enzim aktivitesinin çoğunda metal iyonlarına ihtiyaç vardır. Bunlara kofaktör de denir. B. ENZİMLERİN ÇALIŞMASI Enzimler etki etttiği molekül olan substrata, anahtar-kilit uygunluğu gösterecek biçimde bağlanır. Bağlanma geçici bir süre devam eder. Reaksiyon sonunda enzim aynen kalır. Substrattan ise yeni ürünler oluşur. Bu olay geri dönüşümlü olarak da gerçekleşebilir. Şekil : Enzimin Substratına Etki Biçimi C. ENZİMLERİN GENEL ÖZELLİKLERİ Enzimler aktivasyon enerjisini düşürürler. Tepkime sonucu enzimlerin miktarları değişmez. Reaksiyondan değişmeden çıktıkları için tekrar tekrar kullanılabilirler. Enzimatik reaksiyonların çoğu tersinir (dönüşümlü) olarak gerçekleşebilir.
5 Bazı enzimler hücre dışında da aktiftirler. Her reaksiyon için özel bir enzim vardır. Sindirim enzimleri sindirim boşluklarına özel kanallarla taşınırlar. D. ENZİM REAKSİYONUNUN HIZINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER 1. Enzim ve Substrat Miktarı Ortamdaki madde (substrat) ve enzim miktarlarına bağlı olarak gerçekleşen reaksiyonların grafikte gösterimi aşağıdaki gibidir. Şekil : Reaksiyon Hızının Değişmesi 2. Sıcaklık Her enzim belirli bir sıcaklıkta maksimum hızda çalışır. Enzim aktivitesi 0 C den düşük sıcaklıkta görülmez. Fakat 0 C deki sıcaklık enzim yapısını bozmaz. Sıcaklık artmasıyla enzim aktivitesi artar. 40 C den sonra tepkime hızı yavaşlar. 3. ph Derecesi Enzimler ph değişimlerine karşı çok duyarlıdırlar. Genellikle nötr ortamda en iyi reaksiyon verirler. Ancak bazı hallerde enzimler en yüksek etkinliği belirli bir ph derecesinde gösterirler. Örnek : Midedeki pepsin enzimi ph: 2 de en aktiftir.
6 4. Substrat Yüzeyi Enzimden etkilenen maddenin yüzeyindeki artış tepkimeyi hızlandırır. 5. İnhibitörler ve Aktivatörler Bazı kimyasal maddeler enzimleri etkisiz hale getirir. Bazı yılan, akrep zehirleri de kimyasal olarak enzim aktivitesini etkilerler. Bunlara inhibitörler denir. Bazı maddelerin ortamda bulunması enzim çalışmasını hızlandırır. Böyle maddelere aktivatör denir. Bazı iyonlar ve su aktivatöre örnek verilebilir. Her gen bir polipeptid (protein) dizisinin sentezinden sorumludur. Şekil : Gen - Enzim İlişkisi Bu gen mutasyona uğrarsa, olayın ilgili reaksiyon basamağı gerçekleşemez ve son ürün oluşmaz.